汾河干流某段河势演变及堤防方案研究.pdf

第9 期2023年9 月文章编号：16 7 3-9 0 0 0（2 0 2 3)0 9-0 159-0 2陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.9September,2023汾河干流某段河势演变及堤防方案研究谢洪（山西东山供水工程建设管理有限公司，山西太原0 30 0 0 2）摘要河道的河势演变是影响堤防工程安全的一个重要因素，在河道工程治理前，对河道冲淤情况及河势演变情况进行分析可以提高河道治理效果。结合汾河干流整治工程实际情况，对治理段河道河势演变情况进行预测分析，并根据工程实际情况，选取4种方案进行堤防型式比选，综合考虑，采用混凝土重力式挡土墙方案。通过稳定性分析计算，挡墙满足抗滑移、抗倾覆稳定性要求，可为类似工程提供参考。【关键词河势演变；堤防工程；稳定性分析中图分类号TV871文献标识码B之间。2 0 世纪9 0 年代以后，由于来水来沙锐减，沙量的减沙1引言幅度大于水量，含沙量较小，断面发生冲刷。堤防工程是重要的防洪建筑，堤防工程方案对河道行洪根据汾河流域2 0 2 1年秋汛洪水复盘分析报告，柴庄影响较大。在河道治理工程中，需要根据实际情况，采取合站河道冲淤变化：测验断面起点距10.0 m75m为河道主槽，理的堤防型式，从而降低工程投资，保障河道行洪安全-1。基本稳定，冲淤变化不大，测验断面起点距7 5.0 m200.0m河道的河势演变是影响堤防工程安全的一个重要因素，在河滩地处呈明显冲刷变化。道工程治理前，对河道冲淤情况进行分析，可为河道治理工3.2河势演变分析程设计提供参考 5-7 。根据上述泥沙冲淤分析，汾河主河槽在将来的摆动主要受到两岸河堤情况和上游来水量的影响。随着来水、来沙量2工程概况的变化，河道可能发生冲刷和淤积情况。当上游来水量处于汾河某段河道流域形状成条带形，自西向东南方向流入较小的水平时，水流可基本在主槽内稳定流动，平面形态基汾河，在襄汾县三跨桥上游150 m处注入汾河，流域平均宽本不可能发生较大的变化，此时，水流流速低，容易发生淤积。度4.9 km，平均纵坡11.8 1%o，峪口以上平均纵坡为14%o，峪当上游来水量较大时，水流流速增大，此时将导致河道主槽口以下为10%o8%o生态修复治理段总长度3.2 2 3km。纵向变形加剧。当发生超大规模的洪水时，河道平面上易出现溢流、冲刷现象。根据调查，历史上主槽发生大幅度摆动3河势演变情况分析的可能性较小。3.1氵泥沙情况调查分析统计分析柴庄水文站19 6 4年7 月 2 0 10 年6 月年实测径流量、输沙量、含沙量，19 6 4年7 月 2 0 10 年6 月柴庄水文站多年平均水沙量分别为7.6 3亿m和9 8 8 万t,其中汛期水沙量分别占全年的6 1.5%和9 1%，输沙量主要集中于汛期。根据柴庄断面不同年份套绘图可以得知，19 9 0 年前，断面呈微淤状态。19 9 0 年后，主槽冲刷，边滩淤积，断面缩窄，尤其2 0 0 0 年 2 0 10 年间，主槽冲深下切严重。从历年断面的冲淤厚度分析,2 0 世纪9 0 年代以前断面呈淤积状态；不同时段的年平均淤积厚度在0.0 0 4m0.029m根据上述分析可以得知，汾河治理段未来的河道演变趋势为：中小水条件下，河道岸坡在平面上保持稳定，河道纵向冲刷、淤积均可能发生。根据调查，治理段河道受两岸地形影响，发生大幅度变化的可能性较低，但可导致河道纵向冲刷严重，当连年枯水时，河道有可能出现淤积。4堤防方案分析4.1堤防型式比选常见的堤防型式主要有：混凝土重力式挡墙、悬臂式挡土墙、浆砌石重力式挡墙、土堤等进行比选，优缺点见表1。收稿日期2 0 2 3-0 3-15作者简介谢洪（19 8 7-），男，湖南未阳人，工程师，主要从事水利工程方面工作。159第9 期2023年9 月项目混凝土重力式挡墙沿长度方向一般10 m15m整体性设置沉降缝，不完整，整体性差刚性透水性耐久性防渗性施工技术要求有一定的施工技术水平质量控制材料要求后期管理工程造价按本工程规格，每延米0.49 万元按本工程规格，每延米0.32 万元经以上综合比较，结合本工程的实际运行条件，本工程位于城区中心，应尽可能减小占地，则土堤不适宜本工程；工程未治理段主要处于蓄水区，需采用防渗性较好的堤防型式，则浆砌石挡墙不适宜本工程；另重力式挡墙较悬臂式挡墙施工面小、施工技术相对容易，且每延米投资相差不大，因此采用混凝土重力式挡土墙。4.2堤顶高程确定堤顶超高Y应按下式计算：式中：R为设计波浪爬高，m；e 为设计风雍水面高度，m；A为安全加高值，m。428426422420000+08L0+0图1设计堤顶高程河道治理段河道大部分地基为砂卵砾石，采用堤防工程设计规范（GB50286-2013）附录D计算公式，本次不在赘述。经计算，河槽冲刷深度平均在1.5m2.0m之间，最大冲刷深度为2.7 3m。根据水工挡土墙设计规范（SL379-2007）第4.2.8 条第一款规定，墙趾埋深宜为冲刷深度下0.5m1.0m。根据工程设计，垂直防渗墙、挡墙与垂直防渗墙之间水平防渗均从桩号0+39 5开始至7#坝上游结束。桩号0-0980+395段，挡墙埋深均为2 m，根据冲刷计算结果，墙趾埋深在冲刷线0.5m以下，符合规范要求。桩号0+39 5 7#坝上游侧，该段墙趾埋深均为2 m，部分段不满足防冲要求，工程设计对墙趾前至垂直防渗段采用0.5m厚混凝土进行水平防渗，水平防渗与墙趾及垂直防渗墙之间采用橡胶止水条:160陕西水利Shaanxi WaterResources表1堤防型式比选浆砌石重力式挡墙利用防腐处理的钢丝经机编六沿长度方向一般10 m15m角网双绞合网制作成长方形箱设置沉降缝，不完整，整体体，箱体内填装石料，分层堆砌，性差各箱体用扎丝连接，整体性好抗压强度高墙体不需要设计排水孔，受地表不透水透水性差防渗性好防渗性较差经现场指导后，即可投人工作，对施工人员要求不高不易控制要求高破坏后，维修难Y=A+R+e设计洪水例设计提烦高程9+091G+0S66+00St+00GS+0L09+0L89+0S9L+068+0桩号No.9September,2023土堤悬臂式挡土墙沿长度方向一般10 m15m设置沉降缝，不完整，整体性差抗压强度高水和地下水的影响大小，不易产不透水生破坏，透水性好耐久性好防渗性差要求较高的施工技术水平容易控制要求一般破坏后，维修较容易止水，可有效防止水流冲刷，满足行洪冲刷要求。7#坝下游至人汾口段，设计墙趾埋深均为2.1m，根据冲刷计算结果，墙趾埋深在冲刷线0.5m以下，符合规范要求。2.521.50.5(1)0000+0820+02SI+0962+091+0S66+00Lt+0OSS+0桩号图2局部冲刷深度4.3堤身断面设计本工程结合现场实际情况，分别采用重力式混凝土堤防和仰斜式混凝土堤防两种，其中重力式挡土墙主要布设于北大街桥上游及振兴路桥下游至人汾河口，仰斜式挡土墙主要布设于丁陶大道桥上游。1)重力式堤防重力式挡墙采用C25F150W6混凝土现浇，顶宽0.6 m，迎水坡采用1:0.1,背水坡采用1:0.3,墙趾为0.5m，埋入土中2 m，无墙，墙顶高于设计洪水位0.8 m。2)仰斜式堤防仰斜式挡墙采用C25F150W6混凝土现浇，墙顶宽0.8 m，迎水坡为1：0.2 5，背水坡为1：0.35，墙底斜坡为1：5，墙趾为0.8 m，厚1.5m,埋人土中1.5m,墙顶高于设计洪水位0.8 m。4.4堤身稳定性分析1)基本资料计算单元：取高5.5m重力式堤防（埋深2 m）。计算工况：分施工完建期、设计洪水期、正常运行+地震三种情况。土质地基摩擦系数取0.4；墙后回填土湿容重17.5kN/m，（下转第16 3页）防渗性好不易控制要求高破坏后，维修难按本工程规格，每延米0.52 万元6LL+610+第9 期2023年9 月下游逸出点均位于排水棱体内。坝体渗漏量减少明显，均满足规范要求。大坝在正常蓄水位时，其渗透逸出比降最大值J=0.003，小于J允许=0.41,坝体不会产生渗透破坏。表3加固后大坝渗流计算成果表渗透比降出逸渗流量工况与库水位/m下游坝坡逸出允许比降程/m(m d)点出逸比降正常蓄水位54.50 m0.002设计水位57.44 m0.002校核水位6 0.0 3m0.003校核水位6 0.0 3m降至0.002正常蓄水位54.50 m正常水位54.50 m骤降至死水位34.9 2 m陕西水利Shaanxi Water Resources4结语现状坝顶路面高程为59.9 2 m60.09m，本次复核校核工况下静水位为6 0.0 3m，大坝须加高处理。因此，本次设计加固大坝，结构为C25钢筋混凝土防浪墙，顶高程为6 1.40 m，并采用现浇砼护坡方案对上下游坝坡改造，通过方案比选，点高/(m/0.4127.00.4127.00.4127.00.4127.00.0020.41No.9September,2023确定劈裂+惟幕灌浆的防渗加固方案，核算得知加固后坝体不会产生渗透破坏，水库的安全性得到了提高，实现了防渗0.35加固的预期目标。通过探讨合理的水库加固设计方法，提出有效的技术方案，为实际工程提供理论依据和实践指导。0.470.510.1127.00.11参考文献1】陈保增.水库大坝除险加固工程中惟幕灌浆施工技术的运用分析J.工程技术研究，2 0 2 2（2 3）：7 0-7 3,7 9.2刘文明.西潭水库大坝除险加固设计研究 J.水利科学与寒区工程,2 0 2 2 (11):12 5-12 7.（上接第16 0 页）凝聚力为17.1kPa,内摩擦角为19.6 2）抗滑稳定计算抗滑稳定系数K。按下式进行计算：K.=ZWZP式中：f为墙底摩擦系数；W、P 分别为垂直方向、水平方向的力,N。3）抗倾稳定计算倾稳定性系数K。应按下式计算：ZMvKo=ZMH式中：M、M分别为抗倾覆和倾覆力矩,NM。表2 重力式堤防抗滑及抗倾稳定计算成果表压应力/kPa系数/K。计算工况基底平均应力/计算值0 ma/0min计算值允许值kPalo 平均正常使用工况116.7/61.0施工/检修123.85/57.76地震工况116.7/61.0表3仰斜式堤防抗滑及抗倾稳定计算成果表压应力/kPa计算工况计算值0 ma/omin常使用工况126.7/51.0施工/检修143.85/37.76地震工况126.7/51.05结论根据汾河干流治理段河道的实际情况，对河道河势演变(2)进行预测分析，中小水时河岸在平面上比较稳定，纵向有冲有淤。结合河道实际情况，选取4种方案进行对比分析，采用混凝土重力式挡土墙具有良好的整体性、防水性，同时可节约土地，经过稳定性复核计算，满足相关要求。可为类似工程提供参考。(3)1熊威，王姣，王萱子，等.鄱阳湖区洪水全过程下堤防稳定性有限元模拟计算分析 J.水利水电快报，2 0 2 2,43（12）：7 1-7 6.2蔡峰.新疆平原区河流堤防护岸工程防冲型式实践与研究 .水抗滑稳定安全利规划与设计,2 0 2 2（0 1):9 5-10 0.3邹雨良，肖梦芬.河道冲刷对堤防稳定性的影响 J.水利技术监督,2 0 2 1(11):12 1-12 4.卵石土：2 0 0 2 301.65淤泥：6 0 7 0;1.35低液限粉土：90100地基承载力计算值允许值2.651.22002301.851.48参考文献1.24徐世明，高祥.辽河干流防洪提升工程堤防加固型式比选分析 J.1.05水利技术监督，2 0 2 0（0 3）：2 9 0-2 9 5.1.41.0抗滑稳定安全系数/K。1.051.05马继东.黑沙洲河段河势演变对河道内崩岸区的影响 J.云南水力发电,2 0 2 2,38(11)：7 2-7 4.6田福昌，苑希民，何立新，等.基于分形理论的黄河内蒙古段河势演变特征及其与凌汛灾害关联研究 J.水利学报,2 0 2 2,53(06):674-685.7张向，李军华，江恩慧，等.基于遥感的黄河下游九堡至大张庄河段河势演变分析 J.人民黄河,2 0 2 2,44（0 2）：55-57.163